Fedme: Hvordan kost ændrer hjernen og fremmer overspisning
Forskere har impliceret specifikke neuroner i det laterale hypothalamus-område, en region involveret i overlevelsesmekanismer såsom fødeindtagelse i signalering til hjernen, hvornår de skal stoppe med at spise. Denne mekanisme er svækket hos overvægtige mus.
Fedme er et verdensomspændende problem, hvor Verdenssundhedsorganisationen (WHO) vurderer, at 650 millioner mennesker over hele kloden var overvægtige i 2016.
Mange eksperter peger fingeren på overspisning og en stillesiddende livsstil som de grundlæggende årsager til fedmeepidemien.
Enhver handling, vi tager, har imidlertid konsekvenser på molekylært niveau, og eksperter ved lidt detaljer om, hvordan vores hjerner opfører sig, når aflæsningerne på skalaerne langsomt går op.
Forskere fra Institut for Psykiatri ved University of North Carolina i Chapel Hill forsøgte sammen med samarbejdspartnere i USA, Sverige og Det Forenede Kongerige at fjerne molekylære veje i spil i hjernen hos mus med fedme.
Garrett Stuber, professor i neurobiologi, der nu er flyttet til Center for Neurobiology of Addiction, Pain and Emotion ved University of Washington i Seattle, er seniorforfatter af holdets resultater, som findes i tidsskriftet Videnskab.
Identificering af 'bremse ved fodring'
Stuber og hans samarbejdspartnere studerer et specifikt område af hjernen kaldet det laterale hypothalamiske område (LHA).
"LHA har længe været kendt for at spille [en] rolle i at fremme fodringsadfærd, men de nøjagtige celletyper, der bidrager til fodring inden for denne hjernestruktur, er ikke veldefinerede," forklarede Stuber om sin forskning til Medicinske nyheder i dag.
Ved at analysere genekspression i individuelle celler i LHA hos overvægtige mus og sammenligne det med normale mus, fandt teamet fremtrædende ændringer i vesikulær glutamattransportør type 2 (Vglut2) - udtrykkende neuroner. Disse celler bruger glutamat som deres hurtigtvirkende neurotransmitter.
Ændringer i genekspression svarer imidlertid ikke nødvendigvis til ændringer i funktion.
Stuber gravede dybere og brugte en kombination af teknikker til at visualisere individuelle LHAVglut2-neuroner, da holdet gav mus saccharose, et almindeligt sukker, der omfattede glucose og fruktose.
Forskerne fandt ud af, at saccharoseforbrug resulterede i cellernes aktivering. Svaret var imidlertid nuanceret. Mus, der ikke var meget sultne, viste stærk aktivering af deres LHAVglut2-neuroner, mens de, der havde fastet i 24 timer, havde en svækket respons.
Stuber og hans kolleger foreslår derfor, at LHAVglut2-neuroner spiller en rolle i undertrykkelsen af fodring ved at fortælle vores hjerne, hvornår vi skal stoppe med at spise. De kalder dette "bremsen på fodring."
"Vi antager, at det exciterende LHAVglut2-signal repræsenterer aktivering af en bremse ved fodring for at undertrykke yderligere madindtag," skriver de.
Derefter undersøgte holdet, hvordan fedme påvirker aktiviteten af disse celler hos mus, der spiste en diæt med højt fedtindhold i 12 uger for at inducere fedme.
"Mens LHAVglut2-neuroner fra kontrolmus opretholdt deres lydhørhed over for saccharoseforbrug, blev LHAVglut2-neuroner fra [diæt med højt fedtindhold] mus gradvis mindre lydhøre over for saccharoseforbrug og mindre aktive i hvile," skriver holdet i undersøgelsens papir.
Med andre ord sendte neuronerne ikke et så stærkt ”stop-spise” signal til hjernen, når musene indtog sukker, eller når musene hvilede. I stedet overvurderede dyrene og udviklede fedme.
Fedme 'hæmmer madindtagelse'
Hvornår MNT spurgte, om han var overrasket over at se et sådant hæmmet svar fra cellerne, forklarede Stuber, “Ja, billedbehandlingsresultaterne, som viser, at LHA-glutamatceller nedreguleres af eksponering med højt fedtindhold (vores eksperimentelle model for fedme) var overraskende for os. ”
”Når disse neuroner aktiveres, stopper mus slikning af saccharose og undgår placeringer parret med LHAVglut2-stimulering. Således kan aktivering af LHAVglut2 neuroner tjene som en bremse for fodring, ”kommenterer Stephanie Borgland, professor ved Hotchkiss Brain Institute ved University of Calgary i Canada, i en ledsagende perspektivartikel i Videnskab.
"I betragtning af at aktivering af disse neuroner også fører til adfærd med undslipning og undgåelse, kan disse neuroner være involveret i skiftet fra foraging til at flygte for at fremme overlevelse, hvilket er i overensstemmelse med andre homeostatiske funktioner i hypothalamus."
Stephanie Borgland
"Mens vores arbejde har fokuseret på LHA, er det vigtigt at bemærke, at mange andre sammenkoblede hjerneregioner og celletyper sandsynligvis også moduleres af fedme," fortalte Stuber MNT. "Dette inkluderer celletyper i den buede og periventrikulære hypothalamus såvel som andre hjerneområder."
Faktisk tidligere på året, MNT rapporterede, at da forskere fra The Rockefeller University i New York City, NY, stimulerede dopamin 2-receptorneuroner (hD2R) i musens hippocampus, spiste dyrene mindre. Forskerne foreslog, at dette neuronale kredsløb forhindrer mus i at spise for meget.
I mellemtiden fortsætter Stuber og hans kolleger deres undersøgelser af LHA, hvor de planlægger at se på andre neuronale undertyper.
Med hensyn til, hvor anvendelig Stubers fund er for mennesker, forklarede han: "Vi tror, at vores [...] data vil afsløre nye genetiske og terapeutiske mål, der en dag kunne oversættes til mennesker."
